Immersioni a pO2 costante

Una delle principali differenze tra le immersioni in circuito aperto (OC) e quelle in circuito chiuso (CC) dal punto di vista metabolico/decompressivo sta nel fatto che nelle prime si respira un gas a frazione costante mentre nelle seconde a pressione parziale di ossigeno costante (pO2).

 

 

L'ossigeno ha un ruolo neutrale dal punto di vista decompressivo, in quanto essendo un gas quasi completamente metebolizzato dall'organismo, non è necessario preoccuparsi del suo smaltimento (vedi articolo sulla Decompressione). Basandoci su questo principio risulta evidende che per ridurre al minimo gli obblighi decompressivi è necessario tenere la pO2 quanto più alta possibile, per tenere basse le pressioni parziali di Azoto (pN) ed eventualmente di Elio (pHe) nel caso di immersioni in Trimix.

 

La soluzione ottima al problema sarebbe quella di respirare ossigeno puro durante l'immersione, così da non avere alcun problema dal punto di vista decompresivo, soluzione però spesso inaccettabile, in quanto il nostro organismo considera tossico l'ossigeno respirato ad una pO2 maggiore di 1,6 atmosfere, il che lo rende inutilizzabile ad una profondità maggiore di -6m, motivo per cui si rende praticamente sempre necessaria la presenza di azoto e/o elio nelle miscele utilizzate per le normali immersioni.

 

 

L'aria è composta da 21% (fO2) di ossigeno e dal 78% (fN) di Azoto pertanto si raggiunge una pO2 = 1,6 atmosfere a circa -66m (MOD = (1-pO2/fO2)*10), che diventa quindi il limite massimo di profondità (Maximum Operative Depth) delle immersioni ad Aria.

frazioneCostante

Grafico 1 : Immersione ad Aria ( fO2 = 21% fN = 79%)

 

Nel caso di immersioni in circuito aperto, la composizione (frazione) del gas all'interno di una bombola rimane costante durante tutta l'immersione, pertanto durante la discesa si ha un aumento della pressione parziale dei vari gas, mentre durante la risalita si ha una inevitabile riduzione come si può vedere dal grafico. Per cercare di rendere massima la pO2, si cercherà sempre di avere una miscela che alla massima profondità decisa per l'immersione abbia una pO2=1,4 (valore che ci permette di mantere un certo margine di sicurezza sul limite massimo di 1,6). Così facendo la nostra miscela sarà molto efficiente sul fondo ma perderà drasticamente efficienza durante la fase di discesa e di risalita. La discesa ha normalmente una durata molto limitata rispetto al tempo trascorso alla massima profondità e pertanto non è molto significativa, però lo stesso non si può dire della risalita, che nel caso di immersioni fuori curva, spesso dura molto di più del tempo di fondo, motivo per cui in tali immersioni vengono utilizzate più bombole con miscele via via più ricche di ossigeno, da utilizzare durante la fase di risalita, per cercare di mantenere una pO2 quanto più vicina possibile al valore massimo.

 

 

L'introduzione dei Rebreathers a circuito chiuso (CCR), oltre ai ben noti benefici dal punto di vista della durata del gas, che diventa sostanzialmente indipendente dalla profondità e pari al consumo metabolico di ossigeno ovvero tra 0,5 e 1,5 l/min , ha portato notevoli miglioramenti anche dal punto di vista decompressivo permettendo di immergersi invece che a frazione costante come in circuito aperto, a pO2 costante.

 

 

Il principio di funzionamento di un CCR si basa sul'utilizzo di un circuito chiuso (loop) composto dal sub che respira miscela ed espelle la stessa dove l'ossigeno metabolizzato viene sostituito da circa la stessa quantità di Anidride Carbonica (CO2), da un filtro che mediante un processo chimico elimina la CO2 prodotta, una batteria di sensori che misura la pO2 di ossigeno e da una elettrovalvola (solenoide) che provvede a reintegrare l'ossigeno perso.

 

 

L'elettronica che controlla la macchina si occupa fondamentalmente di leggere i valori di pO2 forniti dai sensori e di comandare il solenoide affinchè inietti esattamente la stessa quantità di ossigeno perso, il che in gergo si chiama mantenere il SetPoint, ovvero tenere costante la pO2 al valore preimpostato dal subacqueo. Così facendo il sub riesce ad avere la massima pO2 possibile durante tutta l'immersione (best mix), senza la necessità di dover utilizzare diverse bombole. Risulta evidente che l'efficineza della decompressione è maggiore, in quanto in circuito aperto il numero di bombole utilizzabili è molto limitato e pertanto il best mix è solo approssimato.

 

Ecco spiegato perchè a parità di tempo e miscela di fondo le immersioni in Circuito Chiuso danno sempre obblighi decompressivi ridotti rispetto a quelle in Circuito Aperto.

 

 

E' interessante notare che essendo la pO2 costante indipendentemente dalla profondità, la frazione di ossigeno (fO2 = pO2 * Pressione) è varibaile e con essa lo sono anche quelle dell' Azoto / Elio presenti nel gas di fondo (diluente) che portano il sub a respirare una miscela che varia dinamicamente con la profondità. Per il calcolo della miscela respirata è possibile utilizzare questo foglio di calcolo. Nel grafico è riportato un esempio di immersione con SetPoint di 1,3 e diluente Trimix 18/45

pO2Costante

Grafico 2: Immersione a pO2 = 1,3, diluente 18/45

 

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